考虑墩—水相互作用下的深水空心桥墩地震响应分析

发布时间：2017-07-30 15:29

  本文关键词：考虑墩—水相互作用下的深水空心桥墩地震响应分析

  更多相关文章： Morison方程 流固耦合 深水桥墩 自振特性 地震响应

【摘要】：经济的快速增长促进了交通事业的发展,国内已建设了大量的跨江跨海桥梁,桥墩处在水深之中,地震灾害发生时,桥墩的水下部分将与水产生相互作用。这种相互作用不仅会改变桥梁的自振特性,而且会影响桥梁结构的动力响应,因此,墩—水耦合作用是深水桥梁地震设计中必须要考虑的问题。从目前的深水桥墩抗震研究的文献来看,大部分研究的是实心桥墩结构,对于空心桥墩的计算理论及地震响应特性的研究较少。本文基于当前关于水与结构相互作用的计算理论和分析方法,考虑了桥墩的壁厚和入水深度的影响,主要内容及结论包括:1.介绍了深水桥墩地震响应数值模型建立需要解决的关键问题及地震波的选取,并分别介绍了基于势流体方法和Morison方程法考虑动水效应的三维数值分析模型的建立。2.基于流体单元法计算了考虑内域水、外域水及同时计入内、外域水作用对深水桥墩地震响应的影响。计算结果表明:水的存在不仅会改变桥墩的自振特性,使桥墩的自振频率下降,而且会改变桥墩的动力响应;桥墩处在同一水深工况下,同时计入内、外域水对深水桥墩地震响应的影响最大,只考虑内域水作用对桥墩地震响应的影响最小;空心桥墩的壁厚减小时,考虑内域水、外域水及同时计入内、外域水作用对深水桥墩地震响应的影响均会得到不同程度的增大,且只考虑内域水作用的深水桥墩所受影响最大,同时计入内、外域水作用的深水桥墩所受影响次之。3.基于本文采用的Morison方程法、相关文献方法以及基于流体单元法对不同水深的圆形实心桥墩进行了地震响应分析,比较了三种方法的差异,以流体单元法的计算结果为参考,验证了本文方法具有良好的计算精度。并采用本文方法与流体单元法对考虑外域水作用的深水空心桥墩进行了自振特性分析和动力响应分析,计算结果表明本文方法可以用于求解外域水对空心桥墩地震响应的影响,具有良好的计算精度。
【关键词】：Morison方程 流固耦合 深水桥墩 自振特性 地震响应
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U442.55
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 研究的背景和意义8-9
• 1.1.1 课题来源8
• 1.1.2 课题研究的背景和意义8-9
• 1.2 水与结构相互作用研究现状9-12
• 1.2.1 解析法10
• 1.2.2 数值方法10-11
• 1.2.3 半数值半解析法11-12
• 1.2.4 存在的问题12
• 1.3 本文的研究内容12-14
• 第二章 深水空心桥墩三维数值分析模型的建立14-23
• 2.1 深水桥墩地震响应数值模型的关键问题14-17
• 2.1.1 模型单元的选择14
• 2.1.2 水域范围的选取14
• 2.1.3 边界条件的设定14
• 2.1.4 单元网格尺寸的确定14-15
• 2.1.5 结构阻尼的调取15
• 2.1.6 地震波的选择15-17
• 2.2 基于势流体理论的深水圆端型空心桥墩三维数值分析模型17-20
• 2.2.1 基本假设17
• 2.2.2 计算模型17-20
• 2.3 基于Morison方程的深水空心桥墩三维数值分析模型20-22
• 2.3.1 基本假设20
• 2.3.2 计算模型20-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 基于势流体理论的深水圆端型空心桥墩的地震响应分析23-51
• 3.1 外域水对桥墩地震响应的影响23-32
• 3.1.1 自振频率分析23-27
• 3.1.2 地震响应分析27-32
• 3.2 内域水对桥墩地震响应的影响32-41
• 3.2.1 自振频率分析32-37
• 3.2.2 地震响应分析37-41
• 3.3 同时考虑内、外域水对桥墩地震响应的影响41-50
• 3.3.1 自振频率分析41-45
• 3.3.2 地震响应分析45-50
• 本章小结50-51
• 第四章 基于Morison方程的深水圆形空心桥墩地震响应分析51-63
• 4.1 基于Morison方程法和流体单元法的深水桥墩地震响应分析51-55
• 4.1.1 水深对桥墩地震响应的影响51-54
• 4.1.2 长细比对桥墩地震响应的影响54-55
• 4.2 基于Morison方程法和流体单元法的深水空心桥墩地震响应分析55-59
• 4.2.1 自振特性分析55-57
• 4.2.2 地震响应分析57-59
• 4.3 壁厚对圆形空心桥墩地震响应的影响59-62
• 4.3.1 最大墩底剪力的影响59-60
• 4.3.2 最大墩底弯矩的影响60-62
• 本章小结62-63
• 第5章 结论与建议63-65
• 5.1 结论63
• 5.2 展望63-65
• 参考文献65-67
• 个人简历 在读期间发表的学术论文67-68
• 致谢68

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本文编号：594954